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Kosmische Strings: Das Weltall hat Risse

Seit 30 Jahren sind Weltraumforscher den riesigen K-Strings auf der Spur - K steht dabei für kosmisch. Dabei handelt es sich um Risse im Universum, die beim Urknall entstanden sein sollen.

Das Weltall hat möglicherweise Risse. Zwar sind sie extrem dünn, dafür aber teilweise unendlich lang. Entstanden sind sie vermutlich bereits kurz nach dem Urknall: Etwa so, wie beim Gefrieren von Wasser dort Risse im Eis entstehen, wo die Bildung von Eiskristallen ungleichmäßig verläuft, bekam demnach auch der Weltraum Risse, als Bereiche mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften aufeinander trafen. Allerdings haben die Risse - offiziell "Kosmische Strings" genannt - ein großes Imageproblem: Zumindest bisher weiß niemand, ob sie wirklich existieren.

In der Theorie gibt es Kosmische Strings schon seit etwa 30 Jahren. Natürlich handelt es sich dabei nicht um die Art von Rissen oder Spalten, die man von der Erde kennt. Man kann sie nicht direkt sehen, und sie bewegen sich rasant durchs All. Zudem sind sie extrem dünn: Wäre ein einzelnes Wasserstoffatom so groß wie die Sonne, wäre ein Kosmischer String im Vergleich immer noch nicht dicker als ein menschliches Haar, berichtet das Magazin "bild der wissenschaft" in seiner Septemberausgabe.

Trotzdem sind die Risse echte Schwergewichte. So würde ein einziger Zentimeter eines solchen Kosmischen Strings zehn Billiarden Tonnen wiegen, und ein sechs Kilometer langer Abschnitt hätte die Masse der gesamten Erde. Die Kosmologen glauben, dass ursprünglich etwa 80 Prozent der Risse unendlich lang waren und die übrigen riesige Schleifen, groß wie ganze Galaxien, bildeten. Mittlerweile hat sich jedoch das Universum stark ausgedehnt, und der größte Teil der unendlich langen Fäden wäre von der Erde aus nicht mehr beobachtbar. Die verzwirbelten Schleifen der restlichen Weltraumfäden könnten jedoch durchaus noch im beobachtbaren Teil des Alls existieren.

Anfang der Galaxien

Sollte es die Kosmischen Strings tatsächlich geben, wären sie eine wahre Goldgrube an Informationen für die Forschung. Da sie aus der Geburtsstunde des Universums stammen, könnten sie dazu beitragen, beispielsweise die Eigenschaften der Urmaterie besser zu verstehen. Sie könnten bei der Erklärung helfen, wie Galaxien entstanden sind und woher die energiereichsten Teilchen der kosmischen Strahlung stammen. Doch um den Strings diese Geheimnisse zu entlocken, müsste man sie erst einmal aufspüren - und daran sind bisher Forscher aller Sparten gescheitert.

Hoffnung macht den Wissenschaftlern jedoch eine Methode, die schon Albert Einstein beschrieben hat: der so genannte Gravitationslinseneffekt. Dabei machen es sich Astronomen zunutze, dass ein Objekt mit einem starken Schwerefeld wie etwa eine Galaxie oder ein Galaxienhaufen das Licht eines dahinter liegenden Objektes ablenkt. Von der Erde aus betrachtet erscheint das hintere Objekt dann nicht als ein einzelnes Bild, sondern es wird in bis zu fünf Einzelbilder zerlegt.

Einen ähnlichen Effekt hätten auch Kosmische Strings, glauben die Astrophysiker. Aufgrund ihrer extrem großen Masse besitzen sie ein immenses Schwerefeld, das den Raum rund um den dünnen String krümmt. Das hat eine ganz charakteristische Wirkung: Das Licht dahinter liegender Quellen spaltet sich in zwei ganz genau symmetrische, scharf voneinander abgegrenzte Bilder auf. Die Astronomen müssen also einfach nach einem symmetrischen Doppelstern oder einer Doppelgalaxie mit einer Lücke dazwischen suchen.

Optische (Ent-)Täuschung

Tatsächlich stieß bereits im Jahr 2003 ein russisch-italienisches Forscherteam im Sternbild Rabe auf ein solches Objekt - zwei elliptische Galaxien mit extrem ähnlichen Spektren, getrennt durch eine schmale Lücke. Doch als das Hubble-Weltraumteleskop die verdächtigen Galaxien im Januar dieses Jahres in höherer Auflösung fotografierte, erlebten die Wissenschaftler eine Enttäuschung: Die beiden Hälften waren nicht gleich, und auch die scharfe Kante zwischen ihnen fehlte, berichteten die Forscher im Interview mit "bild der wissenschaft".

Einen weiteren viel versprechenden Kandidaten haben Astronomen im Sternbild Großer Bär aufgespürt. Hier ist die Lage allerdings komplizierter: Es handelt sich nicht um einen direkten Effekt, sondern um einen indirekten - sozusagen einen Gravitationslinseneffekt bei einem Gravitationslinseneffekt, der ungewöhnliche Helligkeitsschwankungen beim Abbild eines Quasars, dem Zentrum einer fernen Urgalaxie, auslöst. Für das Muster dieser Schwankungen kommen nur zwei Ursachen infrage - entweder ein Doppelstern nur vier Lichtjahre von der Erde entfernt oder ein Kosmischer String in der Umgebung der Milchstraße. Und da ein solcher Doppelstern, der sogar mit bloßem Auge sichtbar sein müsste, nicht existiert, sind die Astronomen zuversichtlich, tatsächlich einem Kosmischen String auf der Spur zu sein.

DDP/DDP
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